[发明专利]一种三明治结构巨磁阻抗效应复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种三明治结构巨磁阻抗效应复合材料及制备方法，其制备方法是在巨磁阻抗传感器敏感元件纳米晶Fe_73.5Cu₁Nb₃Si₁₃B_9.5条带上，通过一步化学镀合成还原氧化石墨烯(rGO)内层，磁控溅射法获得FeCo外层，得到FeCo/rGO/FINEMET/rGO/FeCo三明治结构的巨磁阻抗(GMI)效应复合材料。其有益效果在于一方面还原氧化石墨烯层作为高导电层，提供了一个有利于高频电流流动的通道，大大降低了趋肤效应；另一方面FeCo层增加了磁导率，提供了一个封闭的磁路。最终FeCo/rGO/FINEMET/rGO/FeCo三明治结构的巨磁阻抗(GMI)效应复合材料获得了显著增强的GMI效应，也提高了GMI传感器的灵敏度，工艺简单，适合大批量生产。

技术领域

本发明属于磁敏感元件领域，涉及在巨磁阻抗传感器敏感元件中通过一步化学镀合成还原氧化石墨烯(rGO)内层，磁控溅射法获得FeCo外层，制备出巨磁阻抗(GMI)效应有所提高的FeCo/rGO/FINEMET/rGO/FeCo三明治结构的巨磁阻抗效应复合材料。

背景技术

巨磁阻抗(GMI)效应是指磁性材料的交流阻抗随着外加直流磁场的变化而发生显著变化的效应。相比于传统的霍尔传感器，巨磁电阻传感器，巨磁阻抗效应作为一种新的磁传感技术，具有更高的信号输出强度和更高的弱磁场灵敏度；和超导量子干涉仪，磁通门传感器相比，有成本更低，尺寸更小的优点；和质子磁力仪，光泵磁力仪等大型磁场探测系统，有更好的便携性。其核心在于获得更高的GMI效应以及灵敏度。目前的GMI效应传感器大多通过熔融快淬，磁控溅射，电镀等合成单层、双层及多层复合材料。但由于杂散场及磁漏的存在，磁通路径无法得到良好的闭合，巨磁阻抗值无法得到显著提升。

发明内容

本发明的目的是针对巨磁阻抗效应敏感元件提出一种三明治结构巨磁阻抗(GMI)效应复合材料及制备方法，该方法大大增加了巨磁阻抗效应，工艺简单，适合大批量生产。

实现本发明的具体技术方案是：

一种三明治结构巨磁阻抗(GMI)效应复合材料的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：取铁基非晶Fe_73.5Cu₁Nb₃Si₁₃B_9.5条带一条；

步骤2：将步骤1的铁基非晶条带置于管式炉中，真空度设置为0.1-5pa,升温至540℃，通入5-50sccm的氢气，退火15-30分钟得到铁基纳米晶条带；

步骤3：将步骤2得到的铁基纳米晶条带放置于0.2-0.7M的NaOH、0.2-1.0 M的Na₂CO₃和0.4-1.5M的Na₃PO₄·12H₂O的混合溶液中进行脱脂清洗处理，处理时间为5-20分钟；

步骤4：将步骤3得到的铁基纳米晶条带放置于3-10M的HCl溶液中进行酸化处理，处理时间为5-20分钟；

步骤5：将步骤4得到的铁基纳米晶条带放置于0.1-0.3M的SnCl₂· 2H₂O和 0.3-0.7M的HCl的混合溶液中进行敏化处理，处理时间为5-20分钟；

步骤6：将步骤5得到的铁基纳米晶条带放置于2.0×10^-4 -3.0×10^-4M的PdCl₂和0.3-0.6M的HCl混合溶液中进行激活处理，处理时间为5-20分钟；

步骤7：取单层氧化石墨烯粉末分散在去离子水中，配置浓度为10-100mg/L的氧化石墨烯水溶液；

步骤8：用NaOH溶液调节氧化石墨烯水溶液的pH值为10-13；